信号链噪声分析7

概要

提示:这里可以添加技术概要

构建精密数据采集系统的信号链解决方案时,优化信号的极大挑战是管理信号链之间 噪声的平衡所带来的挑战。增益级的增益大小、增益级能否直接驱动模数转换单元、 SNR 与增益的关系、数字滤波在信号链中的作用等问题都是设计工程师在构建数据采集信号链时经常考虑的问题,本文将从噪声权衡角度方面对这些问题进行阐述。

整体架构流程

提示:这里可以添加技术整体架构

例如:
在语言模型中,编码器和解码器都是由一个个的 Transformer 组件拼接在一起形成的。

技术名词解释

ADC:
      模拟数字转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小

GSPS:
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)


 

技术细节

提示:这里可以添加技术细节

信号链构成单元简述

数据采集系统中典型信号链通常由传感器级、增益级、缓冲级和量化器级组成,而各 个模块间的带宽、噪声频谱密度和噪声相互影响,相互牵制。 对数据采集系统中 的信号链构成单元进行了概述。

 传感器级:

这一级的噪声带宽通常较低,同时噪声谱密度也较低;

增益级:

受信号频率的限制,这一级的噪声带宽相当低,噪声谱密度大约为 1.5nV/rtHz,这是一个相对较低的数值。传感器级信号乘以该级增益后进入滤波器, 此处滤波器的使用很有必要,主要用来限制噪声带宽;

•缓冲级:

此级的增益为 1。缓冲级噪声带宽较高,此带宽受限于 ADC 转换速率而 非信号频率,噪声谱密度在 1.5nV~5nV/rtHz 之间,取决于使用的是开放式 FDA 还 是单端到差分转换 FDA。输出端的噪声谱密度通常会折叠到下一级模块的输入端;

•量化器级:

最后一级为量化器级,其噪声带宽受限于奈奎斯特频率。不同于之前 各级的一阶或二阶滤波器,此级带有的砖墙滤波器滤波器的噪声谱密度相对较高, 一般而言高于 10nV/rtHz

小结

提示:这里可以添加总结

       了信号链中各级模块的噪声谱密度幅值和带宽大小,其中蓝色部分为增益级, 橙色为 ADC,绿色为缓冲级。所有模拟前端的噪声谱密度均会折合到 ADC 输入端,出 于示例目的,将增益级的噪声谱密度被限制为信号频率的四倍以实现通带内较大的平 坦度。与 ADC 噪声谱密度相比,缓冲级噪声谱密度较低但带宽明显更宽,通常达到了 ADC 噪声频率的 10 倍或 15 倍。如下篇幅也将说明为何将缓冲器带宽设置较宽的原因。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/whm128/article/details/131462255